铝铜焊丝焊接方法

铝合金类别
通常以四位数字标明：位数字： 合金成分
1000系列：材料含99%以上之纯铝
2000系列：铜(Copper)为主要之成分---易热处理以提高强度， 但提高了腐蚀性
3000系列：锰(Manganese)为主要之成分----增加硬度
4000系列：硅(Silicon)为主要之成分-----为焊条之理想材料
5000系列：镁(Magnesium)为主要之成分-----提高强度及抗腐蚀
6000系列：镁与硅为主要之成分-----以硅化镁存在，可热处理提高强度及易加工
7000系列：锌(Zinc)为主要之成分-----经热处理提高强度，为所有铝合金中强度高

五系
5000系列铝合金代表5052、5005、5083、5A05系列。5000系列铝棒属于较常用的合金铝板系列，主要元素为镁，含镁量在3-5%之间。又可以称为铝镁合金。主要特点为密度低，抗拉强度高，延伸率高。在相同面积下铝镁合金的重量低于其他系列.在常规工业中应用也较为广泛。在我国5000系列铝板属于较为成熟的铝板系列之一。
铝的特性
a)优点
铝及铝合金是目前应用广泛之飞机制造材料。
重量轻，差不多是同体积铜或钢的1/3重量。
防腐蚀能力强。
可反射能—可见光、热、电磁波。
导电及导热能力强，且又是非铁磁性。
容易接合(焊接、铆接或胶合)
外观及表面易处理
机械性质良好，经加工处理后强度高、延展性高
存量多

b)缺点

当温度升高超过200℃，强度大幅减弱
当温度下降时倾向脆性材料

合　金
典　型　用　途

2014
应用于要求高强度与硬度（包括高温）的场合。飞机重型、锻件、厚板和挤压材料，车轮与结构元件，多级火箭级燃料槽与航天器零件，卡车构架与悬挂系统零件

2019
是个获得工业应用的2XXX系合金，目前的应用范围较窄，主要为铆钉、通用机械零件、结构与运输工具结构件，螺旋桨与配件

2024
飞机结构、铆钉、构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件

2048
航空航天器结构件与兵器结构零件

2124
航空航天器结构件

2218
飞机发动机和柴油发动机活塞，飞机发动机汽缸头，喷气发动机叶轮和压缩机环

2219
航天火箭焊接氧化剂槽，超音速飞机蒙皮与结构零件，工作温度为-270~300摄氏度。焊接性好，断裂韧性高，T8状态有很高的抗应力腐蚀开裂能力

2618
模锻件与自由锻件。活塞和航空发动机零件

2A02
工作温度200~300摄氏度的涡轮喷气发动机的轴向压气机叶片

2A06
工作温度150~250摄氏度的飞机结构及工作温度125~250摄氏度的结构铆钉

2A10
强度比2A01合金的高，用于制造工作温度小于等于100摄氏度的结构铆钉

2A11
飞机的中等强度的结构件、螺旋桨叶片、交通运输工具与建筑结构件。的中等强度的螺栓与铆钉

2A12
蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、铆钉等，建筑与交通运输工具结构件

2A14
形状复杂的自由锻件与模锻件

2A16
工作温度250~300摄氏度的航天零件，在室温及高温下工作的焊接容器与气密座舱

2A17
工作温度225~250摄氏底的零件

2A50
形状复杂的中等强度零件

2A60
发动机压气机轮、导风轮、风扇、叶轮等

2A70
飞机蒙皮，发动机活塞、导风轮、等

2A80
航空发动机压气机叶片、叶轮、活塞、涨圈及其他工作温度高的零件

2A90
航空发动机活塞

3A21
飞机油箱、油路导管、铆钉线材等；建筑材料与食品等工业装备等

5052
此合金有良好的成形加工性能、抗蚀性、可烛性、疲劳强度与中等的静态强度，用于制造飞机油箱、油管，以及交通车辆、船舶的钣金件，仪表、街灯支架与铆钉、五金制品等

5056
镁合金与电缆护套铆钉、拉链、钉子等；包铝的线材广泛用于加工农业捕虫器罩，以及需要有高抗蚀性的其他场合

5083
用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合，诸如舰艇、汽车和飞机板焊接件；需严格防火的压力容器、致冷装置、电视塔、钻探设备、交通运输设备、元件、装甲等

5086
用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合，例如舰艇、汽车、飞机、低温设备、电视塔、钻井装置、运输设备、零部件与甲板等

5A02
飞机油箱与导管，焊丝，铆钉，船舶结构件

5A03
中等强度焊接结构，冷冲压零件，焊接容器，焊丝，可用来代替5A02合金

5A05
焊接结构件，飞机蒙皮骨架

5A06
焊接结构，冷模锻零件，焊拉容器受力零件，飞机蒙皮骨部件

6005
挤压型材与管材，用于要求强高大于6063合金的结构件，如梯子、电视天线等

6009
汽车车身板

6010
薄板：汽车车身

6061
要求有一定强度、可焊性与抗蚀性高的各种工业结构性，如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、家具、机械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材

6A02
飞机发动机零件，形状复杂的锻件与模锻件

7049
用于锻造静态强度与7079-T6合金的相同而又要求有高的抗应力腐蚀开裂勇力的零件，如飞机与零件——起落架液压缸和挤压件。零件的疲劳性能大致与7075-T6合金的相等，而韧性稍高

7050
飞机结构件用中厚板、挤压件、自由锻件与模锻件。制造这类零件对合金的要求是：抗剥落腐蚀、应力腐蚀开裂能力、断裂韧性与抗疲劳性能都高

7075
用于制造飞机结构及 他要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构件、模具制造

7175
用于锻造用的高强度结构性。T736材料有良好的综合性能，即强度、抗剥落腐蚀与抗应力腐蚀开裂性能、断裂韧性、疲劳强度都高

7178
供制造航空航天器的要求抗压屈服强度高的零部件

7475
机身用的包铝的与未包铝的板材，机翼骨架、桁条等。其他既要有高的强度又要有高的断裂韧性的零部件

7A04
飞机蒙皮、螺钉、以及受力构件如大梁桁条、隔框、翼肋、起落架等




焊后处理
(1)焊后清理 焊后留在焊缝及四周的残存焊剂和焊渣等会破坏铝表面的钝化膜，有时还会腐蚀铝件，应清理干净。外形简单、要求一般的工件可以用热水冲洗或蒸气吹刷等简单方法清理。要求高而外形复杂的铝件，在热水中用硬毛刷洗擦后，再在60℃～80℃左右、浓度为2％～3％的铬酐水溶液或溶液中浸洗5 min～10 min，并用硬毛洗擦刷，然后在热水中冲洗擦涤，用烘箱烘干，或用热空气吹干，也可自然干燥。
(2)焊后热处理 铝容器一般焊后不要求热处理。假如所用铝材在容器接触的介质条件下确有明显的应力腐蚀敏感性，需要通过焊后热处理以消除较高的焊接应力，来使容器上的应力降低到产生应力腐蚀开裂的临界应力以下，这时应由容器设计文件提出特别要求，才进行焊后消除应力热处理。如需焊后退火热处理，对于纯铝、5052、5086、5154、5454、5A02、5A03、5A06等，推荐温度为345℃；对于2014、2024、3003、3004、5056、5083、5456、6061、6063、2A12、2A24、3A21等，推荐温度为415℃；对于2019、2A11、6A02等，推荐温度为360℃，根据工件大小与要求，退火温度可正向或负向各调20℃～30℃，保温时间可在0.5 h～2 h之间。

铝容器的应用特点
(1)铝在空气和氧化性水溶液介质中，其表面较易产生致密的氧化铝钝化膜，它在一些氧化性介质中具有良好的耐蚀性。在高温中，纯铝的耐蚀性优于不锈钢。铝材常作为耐蚀容器材料。
(2)对一些腐蚀性不太强，但要求防铁污染的介质，如化纤生产介质等，铝有较好的耐蚀性，而且没有铁污染物料，因此，铝材常作为防铁污染的容器的材料。其他有色金属容器也能防铁污染，但铝便宜。
(3)铝是面心立方晶格，没有同素异构体，低温下不存在像铁素体钢那样的脆性转变，铝容器的低设计温度可达-269℃。铝材常作为低温容器的材料。铝镁合金中的镁含量较高时，会以金属间化合物Mg2Al3和Mg5Al8在晶间析出，使铝镁合金在某些介质中产生应力腐蚀敏感性，只有在65℃以下使用才不会产生应力腐蚀，因此含镁量超过了3％的铝镁合金规定设计温度不超过65℃。析出相过多也会降低冲击韧性，因此含镁量超过3％的铝镁合金及其焊接接头应检验冲击韧性。其他铝和铝容器，包括低温铝容器均不要求进行冲击韧性检验。
(4) 由于铝镁硅合金固溶时效状态强度高，塑性也较好，焊接性好，焊接接头在焊后状态仍能保持较高的强度，因而常用作容器用高强度铝合金。铝，特别是纯铝的规定非比例伸长应力很低，在小的载荷下即会产生塑性变形。铝容器在使用与运输时，应留意碰撞变形。
(5) 为了得到好的塑性，纯铝、铝锰合金和铝镁合金的变形铝材都只在退火状态或热作状态使用，不采用冷作状态。热作状态铝的焊接接头，焊接热对热影响区有退火作用，因而其许用应力也只取退火状态铝材的许用应力。只有铝镁硅合金和铝铜合金的铝材才采用固溶时效状态，以其高强度。

一、铝及铝合金的分类
铝具有良好的导电性、导热性，其密度小，质量轻，塑性好。
在纯铝中加入各种合金元素而成的铝合金，强度显著提高。
1、工业纯铝
纯铝的牌号有1070A（L1）、1060A（L2）、1050A（L3）以及1A85（LG1）、1A90（LG2）、1A99（LG5），其中的杂质主要是铁和硅，随杂质含量的增加，强度增加，塑性、导电性和耐蚀性下降。
2、铝合金
在纯铝中加入少量合金元素能大大改善铝的各项性能。Cu、Mg、Mn能提高强度，Ti能细化晶粒，Mg能抗海水腐蚀，Ni能提高耐热性。
铝合金分变形铝合金和铸造铝合金两大类。
变形铝合金在加热时能形成单相固溶体组织，能进行各种压力加工。其又可分为非热处理强化和热处理强化两类。
热处理强化的铝合金又可分为硬铝合金、锻铝合金、超硬铝合金。
铸造铝合金适宜于铸造而不能进行压力加工。

容器规范采用的铝及铝合金 要求制造容器的材料具有良好的成形性和焊接性，JB/T4734-2002《铝制焊接容器》中采用的铝及铝合金有：
产业纯铝 1A85、1050A、1060和1200。
Al-Cu合金 2014。
Al-Mn合金 3003和3004。
Al-Mg合金 5A02、5A03、5A05、5052、5052、5058和5086。
Al-Mg-Si合金 6A02、6061和6063。
典型牌号铝及铝合金化学成分和力学性能，可查阅相关标准。
铝及铝合金的焊接工艺
铝及铝合金的焊接特点
(1) 铝在空气中及焊接时极易氧化，天生的氧化铝（Al2O3）熔点高、非常稳定，不易往除。阻碍母材的熔化和熔合，氧化膜的比重大，不易浮出表面，易天生夹渣、未熔合、未焊透等缺欠。铝材的表面氧化膜和吸附大量的水分，易使焊缝产生气孔。焊接前应采用化学或机械方法进行严格表面清理，清除其表面氧化膜。在焊接过程加强保护，防止其氧化。钨极氩弧焊时，选用交流电源，通过“阴极清理”作用，往除氧化膜。气焊时，采用往除氧化膜的焊剂。在厚板焊接时，可加大焊接热量，例如，氦弧热量大，利用氦气或氩氦混合气体保护，或者采用大规范的熔化极气体保护焊，在直流正接情况下，可不需要“阴极清理”。
（2）铝及铝合金的热导率和比热容均约为碳素钢和低合金钢的两倍多。铝的热导率则是奥氏体不锈钢的十几倍。在焊接过程中，大量的热量能被迅速传导到基体金属内部，因而焊接铝及铝合金时，能量除消耗于熔化金属熔池外，还要有更多的热量无谓消耗于金属其他部位，这种无用能量的消耗要比钢的焊接更为明显，为了获得的焊接接头，应当尽量采用能量集中、功率大的能源，有时也可采用预热等工艺措施。
（3）铝及铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍。铝凝固时的体积收缩率较大，焊件的变形和应力较大，因此，需采取预防焊接变形的措施。铝焊接熔池凝固时轻易产生缩孔、缩松、热裂纹及较高的内应力。生产中可采用调整焊丝成分与焊接工艺的措施防止热裂纹的产生。在耐蚀性答应的情况下，可采用铝硅合金焊丝焊接除铝镁合金之外的铝合金。在铝硅合金中含硅0.5％时热裂倾向较大，随着硅含量增加，合金结晶温度范围变小，活动性明显进步，收缩率下降，热裂倾向也相应减小。根据生产经验，当含硅5％～6％时可不产生热裂，因而采用SAlSi条(硅含量4．5％～6％)焊丝会有更好的抗裂性。
（4）铝对光、热的反射能力较强，固、液转态时，没有明显的光彩变化，焊接操纵时判定难。高温铝强度很低，支撑熔池困难，轻易焊穿。
（5）铝及铝合金在液态能溶解大量的氢，固态几乎不溶解氢。在焊接熔池凝固和快速冷却的过程中，氢来不及溢出，极易形成氢气孔。弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分，都是焊缝中氢气的重要来源。因此，对氢的来源要严格控制，以防止气孔的形成。
（6）合金元素易蒸发、烧损，使焊缝性能下降。
（7）母材基体金属如为变形强化或固溶时效强化时，焊接热会使热影响区的强度下降。
（8） 铝为面心立方晶格，没有同素异构体，加热与冷却过程中没有相变，焊缝晶粒易粗大，不能通过相变来细化晶粒。